Question

【题目】我们的生活离不开铁元素。从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。

（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是______（填化学式）。

（2）现代利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。

①已知：3FeO（s）+CO2（g） Fe3O4（s）+CO（g）△H1═ —19.3kJmol﹣1

Fe3O4（s）+H2（g）3FeO（s）+H2O（g）△H2═+57.2kJmol﹣1

C（s）+CO2（g）2CO（g）△H3═ +172.4kJmol﹣1

铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是

C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═_____________ 。

②整个过程与温度密切相关，当温度低于570℃时，Fe3O4（s）和CO（g）反应得到的产物是Fe（s）和CO2（g），阻碍循环反应的进行。下图表示其他条件一定时，Fe3O4（s）和CO（g）反应达平衡时CO（g）的体积百分含量随温度的变化关系。

i．反应Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g）△H______0（填“＞”、“＜”或“=”），理由是______。

ii．在低于570℃的某温度时，发生上述反应，增加CO浓度，C(CO)/C(CO2)比值_______(填“增大”“减小”“不变”)。

（3）①18世纪有一个名叫狄斯巴赫的德国人，他是制造和使用涂料的工人，因此对各种有颜色的物质都感兴趣。他实验合成出古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝。他的合成方法如下：

复分解反应ii的化学方程式为______。

②利用普鲁士蓝合成原理也可以用于检测食品中CN﹣，通过试纸变蓝与否则证明食品中含有CN﹣，检测过程方案如下：

FeSO4碱性试纸用于检测HCN的工作原理为__________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3O4 +134.5 kJmol﹣1 ＜ 当其他条件一定时，温度升高，CO的体积百分含量增大，可逆反应Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g） 逆向移动，故△H＜0 不变 3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl 碱性条件下，Fe2+与CN﹣结合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4- 与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色

【解析】（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，磁铁成分主要是四氧化三铁，化学式为Fe3O4；（2）①Ⅰ．Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）△H1═-19.3kJmol﹣1

Ⅱ. Fe3O4（s）+H2（g）3FeO（s）+H2O（g）△H2═+57.2kJmol﹣1

Ⅲ．C（s）+CO2（g）2CO（g）△H3═+172.4kJmol﹣1

依据盖斯定律计算Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ得到铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式；C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═+134.5 kJmol﹣1；②i．当温度低于570℃时，Fe3O4（s）和CO（g）反应得到的产物是Fe（s）和CO2（g），阻碍循环反应的进行，图象分析可知，随温度升高CO体积分数增大，说明达到平衡状态后，升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0；ii．低于570°C某温度时，发生反应Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g），该反应的平衡常数表达式为K=C4(CO2)/C4(CO)，平衡常数仅受温度影响，温度变，平衡常数变，温度不变，平衡常数不变，温度不变时C(CO2)/C(CO)不变，不受CO浓度影响，则C(CO) / C(CO2)不变；（3）①[Fe(CN)6]4-和Fe3+反应生成Fe4[Fe(CN)6]3蓝色沉淀，反应的化学方程式为：3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl；②基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN﹣，碱性条件下，Fe2+与CN﹣结合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4-与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色。